Zamiast standardowych fal, naukowcy wykorzystują skomplikowane, wirujące wzorce światła o stabilnej, toroidalnej strukturze. Ich główną zaletą ma być znacznie większa odporność na wszelkiego rodzaju zakłócenia, które potrafią uprzykrzyć życie przy przesyłaniu informacji w zatłoczonej eterem. To dopiero wstęp do możliwości komunikacji w paśmie terahercowym, które od lat jest postrzegane jako przyszłość łączności.
Stabilne wiry światła jako nośnik danych. Na czym polega ich przewaga
Kluczem do całego systemu są tzw. skyrmiony. Nie są to nowe cząstki, a raczej specyficzne, stabilne konfiguracje pola elektromagnetycznego, które wirują w określony sposób. Ich główną przewagą nad zwykłymi falami jest niezwykła trwałość kształtu. Nawet gdy napotkają na swojej drodze przeszkodę czy zakłócenie, skyrmion ma tendencję do zachowania swojej pierwotnej struktury, co teoretycznie przekłada się na bardziej niezawodny przesył.
Cała technologia opiera się na cienkiej warstwie materiału zwanego nieliniową metapowierzchnią. Jest to płytka pokryta mikroskopijnymi, zaprojektowanymi w nanoskali strukturami, które potrafią manipulować światłem w sposób niedostępny dla klasycznych soczewek. Dzięki nim możliwe jest generowanie i precyzyjna kontrola krótkich impulsów światła w zakresie terahercowym. Fale te, znajdujące się pomiędzy mikrofalami a podczerwienią, oferują ogromną teoretyczną przepustowość, ale ich praktyczne okiełznanie wymaga zaawansowanych narzędzi do kształtowania sygnału. Publikacja w czasopiśmie Optica z 29 stycznia 2026 roku szczegółowo opisuje ten mechanizm.
Mechanizm działania urządzenia. Elegancka prostota generowania wirów
Sam proces generowania tych niezwykłych wirów jest zaskakująco elegancki. Sercem układu jest laser femtosekundowy emitujący impulsy w bliskiej podczerwieni, które trafiają na wspomnianą metapowierzchnię. W zależności od tego, jak spolaryzowane jest światło lasera – czyli w jakim kierunku drgają jego fale – materiał generuje różny typ toroidalnego wiru. Zmieniając polaryzację, można przełączać się pomiędzy skyrmionem o dominujących właściwościach elektrycznych a takim o właściwościach magnetycznych.
Toroidalna struktura przypomina właśnie pączka, gdzie pole elektryczne i magnetyczne zawijają się wokół siebie, tworząc zwartą, zamkniętą całość. Ta specyficzna geometria daje więcej miejsca do zakodowania informacji niż płaska fala czy zwykła wiązka. Warto zaznaczyć, że wcześniejsze urządzenia zazwyczaj generowały tylko jeden, stały typ wiru, bez możliwości dynamicznego przełączania. Sterowanie tym układem odbywa się za pomocą prostych komponentów optycznych, takich jak płytki falowe, które modyfikują polaryzację wiązki lasera. Dzięki temu cały system jest stosunkowo kompaktowy i nie wymaga skomplikowanej elektroniki do zarządzania stanami światła.
Testy i perspektywy rozwoju. Daleka droga od prototypu do zastosowania
Aby potwierdzić działanie swojego wynalazku, badacze skonstruowali ultraszybki system pomiarowy działający w paśmie terahercowym. Pozwalał on nie na zrobienie pojedynczego zdjęcia impulsu, ale na śledzenie ewolucji całego pola elektromagnetycznego w wielu punktach i momentach czasu. Dzięki temu udało się w pełni zrekonstruować trójwymiarową strukturę generowanych skyrmionów.
Pomiary jednoznacznie potwierdziły obecność dwóch odrębnych trybów pracy oraz sprawne i powtarzalne przełączanie między nimi. Analiza jakości sygnału wykazała, że urządzenie utrzymuje wysoką czystość każdego stanu, co jest absolutnie kluczowe dla jakiejkolwiek praktycznej aplikacji w komunikacji. W realnym świecie nawet minimalne zniekształcenia prowadzą do błędów w transmisji bitów. Na razie zespół koncentruje się na dalszym udoskonalaniu technologii, poprawiając jej parametry i stabilność długoterminową.
Czy światło-pączek zmieni nasze sieci?
Patrząc na to z perspektywy laika, pomysł jest fascynujący i naukowo elegancki. Pokazuje, że w fizyce światła wciąż tkwią nieodkryte możliwości, które mogą znaleźć zastosowanie w technologii. Trzeba jednak pamiętać, że od działającego prototypu w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych do komercyjnego systemu komunikacyjnego, który działa w każdych warunkach, wiedzie długa i kosztowna droga. Wyzwania związane z integracją, skalowaniem, energochłonnością i kosztami produkcji tak precyzyjnych metapowierzchni są ogromne.
Optymizm związany z terahercami i nowymi metodami modulacji światła jest uzasadniony, ale powinien być chłodny. Historia technologii pełna jest przełomowych odkryć, które nigdy nie wyszły poza mury instytutów badawczych. Mimo to, każde takie osiągnięcie przybliża nas do przyszłości, w której przesyłanie danych będzie szybsze, pewniejsze i może rzeczywiście przypominać kształtem… ulubioną przekąskę.